Cr(VI) and Cu(II) removal from aqueous solution in fixed bed column using rice bran; experimental,statistical and GA modelling

Rice bran, a green and low-cost adsorbent, is used for Chromium (VI) and Copper (II) remotion from its aqueous solution. The influence of different process parameters in a fixed-bed on the removing efficiency has been investigated. The results show that the removal efficiency is higher at a minimum flow rate, low metal ion concentration, and higher bed height. The adsorption studies show that the rice bran has a better affinity to Chromium (VI) than Copper (II). Different kinetic models are used for the prediction of the column performance. This study shows that rice bran could be a potential and eco-friendly adsorbent for chromium (VI) and copper (II) removal and is suitable for developing countries like India. Multiple linear regression and ANN-based genetic algorithm modelling have been applied successfully to predict both metal ions' percentage removal separately.     

Development of Magnesium Anode-Based Transient Primary Batteries

Biodegradable primary batteries, also known as transient batteries, are essential to realize autonomous biodegradable electronic devices with high performance and advanced functionality. In this work, magnesium, copper, iron, and zinc – metals that exist as trace elements in the human body – were tested as materials for biomedical transient electronic devices. Different full cell combinations of Mg and X (where X = Cu, Fe, and Zn and the anodized form of the metals) with phosphate buffered saline (PBS) as electrolyte were studied. To form the cathodes, metal foils were anodized galvanostatically at a current density of 2.0 mA cm⁻² for 30 mins. Electrochemical measurements were then conducted for each electrode combination to evaluate full cell battery performance. Results showed that the Mg−Cu_anodized chemistry has the highest power density at 0.99 mW/cm². Nominal operating voltages of 1.26 V for the first 0.50 h and 0.63 V for the next 3.7 h were observed for Mg−Cu_anodized which was discharged at a current density of 0.70 mA cm⁻². Among the materials tested, Mg−Cu_anodized exhibited the best discharge performance with an average specific capacity of 2.94 mAh cm⁻², which is comparable to previous reports on transient batteries.     

石榴状凝胶微球固定化漆酶的制备、 表征及降解双酚A

采用铜/锌复合金属磷酸盐晶体和海藻酸钙凝胶双重包覆技术对漆酶进行固定化, 制得石榴状Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac的凝胶微球. SEM, EDX和FTIR表征结果表明, 在凝胶微球内部, 漆酶被成功固定于由海藻酸钙凝胶包覆的铜/锌复合金属磷酸盐晶体内, 铜/锌复合金属磷酸盐晶体镶嵌于海藻酸钙凝胶网格的孔隙中而呈石榴状. 以2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)(ABTS)为底物, 经酶学性质研究表明, 在无机盐晶体和海藻酸钙凝胶的双重保护下, Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac的耐热性、 耐酸性以及储存稳定性比游离漆酶均有不同程度增强. 将Alg@Cu₃/Zn₃(PO₄)₂@Lac应用于双酚A(BPA)的降解, 采用孔径约1 mm滤网实现快速回收, 经6次循环利用, 对BPA的降解率下降约14%, 显示出比较稳定的重复利用性和便捷的可操作性, 这主要得益于海藻酸钙和铜/锌无机盐晶体对漆酶蛋白分子的双重保护.     

基于金属有机骨架材料Tb-BTC显现潜指印的研究

为探究金属有机骨架材料在指印显现领域的应用,本研究采用预混合迅速滴显的方法,使金属有机骨架材料Tb-BTC直接络合在指印纹线上.使用该材料对渗透性客体中A4纸、黑色卡纸、牛皮纸;非渗透性客体中透明玻璃片、瓷砖上的皮脂指印进行显现,探究了不同配比、不同滴加顺序、不同显现时间的预混合溶液对不同类型、不同遗留时间、不同遗留物...     

基于BiOCl-Fe2O3@TiO2介孔复合材料的光电化学合成氨性能研究

传统合成氨工艺存在能耗高、污染严重的问题. 因此, 高效、低能耗绿色合成氨工艺的开发迫在眉睫. 光电化学以H₂O和N₂为原料, 可以在太阳光驱动下, 在常温常压条件下实现氨的合成, 因而受到广泛重视. 但总的来说, 效率和产率都达不到实际要求. 新型高效催化剂及工艺的开发是提高合成氨产率及效率的关键. 非贵金属催化剂具备成本低、来源广泛、可操作性强的优势, 有利于光电化学合成氨的产业化. 本实验采用溶胶凝胶结合原位热裂解的方法制备了分散性好、结构均匀的BiOCl-Fe₂O₃@TiO₂复合材料, 对其物相、微观结构、表面状态、光学性能、电学性能等方面进行了系统表征, 并探究了该材料在常温常压下光电化学合成氨的催化活性. 结果表明, 同纯介孔TiO₂相比_, BiOCl-Fe₂O₃@TiO₂的吸收带隙变窄, 可见光吸收能力增强, 光生载流子的利用率增加, 光电合成氨的产率提升了7倍, 且BiOCl-Fe₂O₃@TiO₂显示了优异的化学稳定性. 本研究工作为绿色合成氨催化材料及工艺设计提供了新思路.     

亲锂电解液在LiNi0.6Mn0.2Co0.2O2／Li二次锂金属电池中的电化学性能

金属锂电池被认为是具有良好前景的下一代高能量密度电池。然而,传统的碳酸酯类电解液与锂的亲和性差,在循环过程中由于锂枝晶的生长和固体电解质膜（SEI）的不稳定导致金属锂电池性能快速衰减。采用1.2 mol／L六氟磷酸锂（LiPF₆）／二氟草酸硼酸锂（LiDFOB）／氟代碳酸乙烯酯（FEC）／碳酸二乙酯（DEC）,并添加了双三氟甲磺酰亚胺锂（LiTFSI）作为电解液,对其在LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂／40 μm-Li（单位面积上负／正极材料的实际容量的比N／P＝2.85）电池中的电化学性能进行了研究。LiNi_0.6Mn_0.2Co_0.2O₂／40 μm-Li电池表现出优异的循环稳定性（循环120圈后,容量保持率>93%）和倍率性能（3C倍率下放电比容量为110 mA·h／g）。良好的电化学性能主要归因于该电解液可以在金属锂表面形成致密且稳定的SEI,并抑制锂枝晶的产生。     

提升化学学科核心素养的高中化学教学——以“金属的防护”为例

针对人教版选修1《化学反应原理》第4章第3节“金属的腐蚀与防护”课时2“金属的防护”进行教学实践探索,融合STEM教育理念促进知识与社会生活结合。选用任务情境“家用电热水器碳钢内胆防腐”,通过实验探究构建起电化学防护的认知模型,再将模型应用于实际生产生活问题的解决,进行热水器内胆的防腐设计。在真实情境问题的解决中,将知识、方法、应用等3者融合,培养学生的问题意识和创新思维,逐步内化并表现出化学学科核心素养。     

水诱导磷化镍腐蚀及腐蚀抑制

过渡金属磷化物作为助催化剂广泛应用于电催化、光(电)催化、电化学储能等领域,但其在水介质中的稳定性研究较少。我们以磷化镍(Ni_xP)作为研究对象,详细研究了所制备的Ni_xP与水的反应行为。研究结果表明： Ni_xP与水反应生成H₂,同时自身被氧化生成PO₄^3-和Ni²⁺,发生严重的化学腐蚀。腐蚀的程度与Ni_xP的晶体结构、元素比例等因素有关。通过在Ni_xP表面沉积NiO、ZnO、TiO₂保护层可显著抑制Ni_xP的化学腐蚀,提高Ni_xP在水介质中的抗腐蚀能力。     

碱土金属Ben (n=1~3)对B12团簇结构的调控研究

基于第一性原理, 系统地研究了Be_n (n=1~3)对B₁₂团簇结构的调控. 结果表明: 团簇BeB₁₂全局极小结构为C_s对称性准平面结构, 而Be₂B₁₂和Be₃B₁₂最稳定的结构均为笼状结构, 对称性分别为C_s和C_2v. 随着Be_n (n=1~3)原子数的增加, 团簇B₁₂由准平面结构过渡到笼状结构, 且Be倾向内嵌在B₁₂笼状结构表面的B₇或B₈单元环中, 通过离子和共价作用形成稳定Be&B₇和Be&B₈单元, 从而稳定笼状结构. 自然键轨道(NBO)分析表明, 团簇C_s BeB₁₂, C_s Be₂B₁₂, C_2v Be₃B₁₂内部存在电子转移情况, Be原子2s轨道上失去电子, Be—B键主要以离子作用为主, 同时也存在共价作用. 成键分析显示C_s Be₂B₁₂和C_2v Be₃B₁₂的π键遵循球状芳香性2(n+1)² (n=1)电子计数规则, 表明该团簇具有球状芳香性. 预测了三个结构的红外和拉曼光谱, 为以后的合成实验和数据表征提供了理论基础.     

多孔硅纳米材料的制备及在高能锂电池中的应用

多孔硅纳米材料具有巨大的比表面积,可调控的物理化学性质,在药物治疗、传感、能源储存与转化等领域拥有巨大的应用前景。尤其在高能量密度锂离子电池领域,多孔硅由于其丰富的孔道结构能有效释放充放电过程中硅体积变化带来的巨大应力以及大大地缩短锂离子传输距离,而引起了人们的广泛研究兴趣。但是,开发简便快速的方法来合成结构可调变的多孔硅纳米材料仍是当前研究的挑战。近年来,一些用来合成多孔硅纳米材料的方法已有报道。我们基于本课题组最近的研究进展和近年来相关文献,比较详细综述了近年来多孔硅纳米材料的制备方法以及重点关注其在高能锂电池领域的应用。最后,对多孔硅纳米材料的未来发展方向做了进一步的展望。